招供
石川伍一在四川侦察时，不仅被当地少数民族包围，还曾遭到官府的逮捕，但每次他都用自己纯熟的汉语蒙混过关，化险为夷。然而，这次在天津，无论他如何巧舌如簧，也无法全身而退了。
石川伍一落网后，先是百般抵赖。他对负责审讯的天津知县李振鹏说，自己是普通日本侨民，领事既已回国，过几天他也打算回日本了。石川坚称，在天津只有他一人，绝无同伙。石川伍一的跟班王大供称，自己给石川伍一当听差，每个月6元工资。石川让他找房，他还没有找到合适的，所以先让石川搬到亲戚刘棻家住几天。初四那天刚搬过去，就被官府给抓了。军械局书办刘棻也把自己撇得一干二净，他说自己此前并不认识石川伍一，只是王大前几日来找房，才头回见面。
几个当事人口风都挺紧，但刑具往身上一招呼，他们便纷纷招供了。石川伍一招认，自己是上一年九月随日本海军武官井上敏夫到天津的，住在紫竹林松昌洋行。他得知刘棻是军械局书办，便由护卫营汪开甲引荐结交刘棻。后来，刘棻利用职务之便给他开过一张炮械数目的清单，还把自己的亲戚王大推荐给他当差。石川伍一则向刘棻行贿80银元。后来，朝鲜衅起，石川伍一又向刘棻打探情报，刘棻拿了些不着边际的假情报敷衍了事。此外，石川伍一还向在水师营当差的于邦起打探情报，并送了于邦起50银元，但于邦起拒绝提供情报，把钱退了回来。8月1日，中日正式宣战，日本领事撤走，石川伍一便改装易服扮成中国人。他考虑到在紫竹林附近熟人太多怕暴露，就和刘棻商量先搬到他家去，躲躲风头。可他觉得在刘棻家也不保险，第二天便跟王大说，领事回国，紫竹林的洋行没人照顾，王大家离紫竹林不远，他想搬到王大家住，方便照顾洋行。没想到，刚搬着行李从刘棻家出来，就被抓住了。
刘棻供称，他曾向石川提供过三次情报：第一次是在1894年2月间，给石川“开过海军炮械清单”；第二次是在同年6月上旬，石川托刘棻查清北洋海军驻防情况，他“照册写出，封在信内交王大顺便带回”；第三次，在丰岛海战爆发前，又向石川提供中国“派兵情形”。不过第三次他打听不出什么确实信息，只能将一些传闻写了，让王大带给石川。这都能跟石川伍一的供词对上榫了。
美国人的偏袒
拿获石川伍一后，李鸿章并没有对外声张。可是没有不透风的墙，没过几天美国驻华代理公使田复礼就给总理衙门发了封照会。田复礼并没有在照会中点石川伍一的名，只隐晦地称，如果在中国内地抓到日本奸细，请中国方面调查清楚再发落。类似间谍案很容易出错，如果中国办错了案，以后会追悔莫及。即便真抓到日本人改装易服在中国做间谍，把他驱逐出境就是了，不必深究。
甲午战衅一开，中国和日本纷纷请美国作为中间人，保护各自在对方境内侨民的安全。可是，美国这个中间人一碗水端不平，从一开始就偏袒日本。
重庆号事件发生后，美国驻天津领事李德就致函质问李鸿章：塘沽兵丁上重庆号滋事，“是否贵国国家乐有此事”，并且敦促清政府赔偿日本领事夫人丢失的钱物。盛宣怀一口回绝了李德。盛宣怀称，重庆号事件正在调查，一旦查明自然会按照中国法律办理，尚未结案美国就要求中国赔偿日本领事的损失，我们不能同意。况且，日本打沉了高升号，死了那么多中国人，抢走了那么多钱物，也没见美国出来说句公道话。盛宣怀说，高升号沉没发生在重庆号事件之前，日本先赔偿了高升号的损失，再来谈重庆号的事。
考虑到高升号事件牵扯中日英三国，错综复杂，所以美国人也就没再往里掺和。当中国官方抓获石川伍一后，日本多方请求美国设法营救。于是，美国又以日侨保护人的面目出现了。
对于美国有关遣送日本间谍回国的建议，总理衙门明确表示反对。总理衙门在回函中写道：“中日两国现已开仗，战守机宜，关系极重。日本奸细改装剃发，混迹各处，刺听军情，实与战事大有关碍。且虑潜匿煽惑，不得不从严惩治，以杜狡谋而图自卫。来文谓如有奸细即解交就近海口逐其回国，实不足以惩其作奸之罪，亦与公法不符。”
被总理衙门回绝后，田复礼干脆直接找李鸿章要人。在给李鸿章的电报中，田复礼说，日本已经声明石川伍一不是间谍，请李鸿章立即放他回国。收信后，李鸿章令盛宣怀代为回复。盛宣怀回复称，《中日修好条规》中明确规定，两国商民均不能改换衣冠。两国友好时尚且有这样的规定，现在两国已经宣战，石川伍一忽然改换衣冠，假冒华人，藏匿起来是何居心？况且，当日本领事小村回国的时候，中国官方已经问过美国领事田复礼天津还有没有日本人，田复礼说，因为时局不稳，所有在津日本人都跟着小村回国了。现在又冒出来个改装易服的石川伍一，他不是潜伏奸细，是什么？
盛宣怀的回函有理有据，田复礼理屈词穷，无法自圆其说，只好不再对于石川伍一的案子置喙了。
石川伍一案件之后，中美之间又接连发生了几起关于引渡日本间谍的交涉。其中，“上海间谍事件”还在美国国内引起了一场政治风波。美国驻上海领事馆将两名来领事馆寻求避难的日本间谍交给了中国当局，中国依律处死了这两名日本间谍。美国媒体认为两个日本间谍的死都是因为美国政府对华政策太软弱造成的。为此，在野的共和党还弹劾了身为民主党的总统克利夫兰。一件远在万里之外的间谍案，竟能引起美国国内的政坛地震，这可能是中日美三国当事人都意想不到的。不过，这也说明在一百多年前，中日之间的争端已经不仅仅是两国之间的事，它已经是一个国际事件了。
